基于ＰＣ機的實時時鐘實現

摘要:該文給出了基于PC機的實時時鐘的具體實現方法。該方法利用晶體振蕩器產生周期波，并根據實際需求來分頻得到所需要的頻率的脈沖，再利用得到的脈沖對CPU進行中斷申請。這樣即可把中斷申請的次數轉換成時間來實現時間的顯示，使計時精確到0.1秒位。

隨著集成電路飛速的發展，該方法具有很強的穩定性、實用性和擴展性，在日常生活和工業生產中應用時可根據實際情況來控制其精確度。

關鍵詞:PC機;實時時鐘;中斷控制

中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2009)15-4032-02

Realization of the Real-time Clock Based on Personal Computer

DONG Wei， WANG Jie-qiong， ZHANG Xiao-ye

(Institute of Electronic Information in Wuhan University， Wuhan 430072， China)

Abstract: This text introduces the concrete way to realize the real-time timing clock based on personal computer. The main methods are as follows: First， take advantage of the crystal oscillator to generate the periodic wave. Then， according to the actual demand， we can carry out frequency demultiplication to obtain the pulse with the needed frequency. Last， use the final pulse to apply for the interruption towards the CPU. Thus， the times of the interruption application towards the CPU are transformed to the displayed time which is accurate to 0.1 seconds.

With the rapid development of the integrated circuit， the method has strong stability， practicality and expansibility. In the daily life and industrial production we can control the accuracy on the basis of the actual demand.

Key words: personal computer; real-time clock; interrupt control

1 引言

隨著集成電路向著甚大規模集成電路日新月異的發展，使得復雜電路的微小化變成了可能。實時時鐘電路的實用性已廣為接受，而如今高度集成化使其又具有了便攜的優勢。它在機械自動化、智能化、傳感器等方面都有廣泛的應用。本文以PC機結合其它芯片來進行實時時鐘的適當模擬，從而為實時時鐘的實際應用提供參考。

2 系統設計

本系統以PC機為核心，并結合CB555、8253和8259等芯片來實現實時時鐘。由多諧振蕩器CB555產生的高頻振蕩信號，經過定時器8253分頻后可得到時鐘信號。利用時鐘信號向CPU發出中斷申請，中斷管理利用系統的中斷控制器實現。每個脈沖發出時就會產生一次中斷，若讓中斷時實現計數的功能，即可把計時轉化成記錄中斷次數。最終得到一個可精確到0.1秒的實時時鐘。系統實現流程如圖1所示。

系統設計圖如圖2所示。

3 系統實現

3.1 振蕩信號的產生

本設計采用多諧振蕩器CB555來產生振蕩信號。CB555輸出脈沖的占空比和振蕩頻率為:

CB555最高振蕩頻率達500KHz?，F利用CB555產生100KHz的時鐘頻率，占空比為2/3的信號，則R1=R2。若取C=10μF，可得R1=R2=0.48Ω。此時CB555的輸出信號即為100KHz的方波。

3.2 分頻作用

多諧振蕩器CB555產生100KHz的方波后，利用8253對其進行分頻。由于需要得到10Hz的時鐘信號，為此需要兩級分頻。采用8253通道0和通道1構成分頻電路。通道0進行一級分頻，得到1KHZ的方波，將該方波輸入通道1，再次進行分頻，得到10HZ的方波。現通過編程來實現其初始化。設8253的I/O地址為300~303H，相應代碼如下:

MOV DX，303H

MOV AL，35H

OUT DX，AL;8253通道0控制字

MOV AL，75H

OUT DX，AL;8253通道1控制字

MOV DX，300H

XOR AL，AL

OUT DX，AL

MOV AL，01H;8253通道0初始字

OUT DX，AL;100D

INC DX

XOR AL，AL

OUT DX，AL

MOV AL，01H;8253通道1初始字

OUT DX，AL;100D

3.3 時鐘的顯示

芯片8259是一個中斷管理器，當外部產生中斷時，中斷通過8259向CPU申請中斷，CPU響應中斷以后，程序就會轉去執行中斷程序。本文設計的實時時鐘，實際上是對中斷次數進行計數。中斷請求由8253分頻后的時鐘信號來提供?，F定義七個單元，分別存放小時十位、小時個位、分十位、分個位、秒十位、秒個位、0.1秒位。程序為:

DATA SEGMENT

TIME DB 7DUP(30H)

DATA ENDS

3.3.1 中斷向量的設置

要在中斷時調用中斷子程序，必須在程序初始化時將中斷子程序的入口地址放入中斷矢量表中，程序為:

MOV DX，INT_0

MOV AX，250FH

INT 21H

3.3.2 秒位與分鐘位的進位

每執行一次中斷，0.1秒位增加一位，當其計數達到最大計數值10后，則將該位清0，并將其高位加1。對于秒個位、秒十位、分個位和分十位執行相同的操作，只是秒十位和分十位的最大計數值是6。實現秒位與分鐘位從低位到高位變化的流程如圖3示。

主要代碼如下:

LEA SI，TIME+x;x為常數，由待處理位確定，待處理位相對TIME的相對量

MOV AL，[SI]

INC AL

CMP AL，yyH;yy由待處理位確定，是待處理位計滿的數值

JNZ INT_0

MOV AL，30H

MOV [SI]，AL;待處理位清0

DEC SI

MOV AL，[SI];讀下一位

INT_0: MOV AL，20H;中斷返回

OUT 20H，AL

IRET

3.3.3 小時的進位

對于小時的顯示，當計數達到10后，則將小時個位清0，小時的十位加1。若計數到24小時，則將小時位全部清0，重新開始計時。實現小時位計數的流程圖如圖4。

主要代碼如下:

MOV AL，[SI];讀入時個位

INC AL

MOV [SI]，AL

CMP AL，3AH;是否達到十小時

JE L2

DEC SI

MOV AL，[SI]

CMP AX，3234;是否達到24小時

JNE INT_0

MOV AX，3030H;時個、十位清0

MOV [SI]，AX

JMP INT_0

L2: MOV AL，30H

MOV [SI]，AL

DEC SI

MOV AL，[SI]

INC AL

MOV [AI]，AL

INT_0:

3.3.4 時間的顯示

中斷返回后則利用單字符顯示在屏幕上顯示出時間，主要代碼如下:

MOV AH，2

MOV DL，X ; X 為要顯示的字符

INT 21H

顯示完時間后，讀取鍵盤值，若有鍵按下，則屏蔽中斷，返回DOS，結束程序。否則，繼續計時，顯示時間。

至此，實時時鐘的計時已完成，最終的計時結果顯示在屏幕上。

4 結束語

該文設計的實時時鐘，其耗電量少、精確度高、實用性強。當大規模生產時，成本也可大大降低。隨著集成技術的發展，其有著更為廣闊的應用前景。在上述基礎之上，還可以對它進一步的拓展。當采用8255接口芯片和八段顯示器，利用動態顯示法，則可將時間在八段顯示器上顯示。這已在交通燈、數字鐘、傳感器溫控顯示等多方面廣泛應用。

參考文獻:

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[2] 周荷琴，吳秀清.微型計算機原理與接口技術[M].合肥:中國科學技術大學出版社，2008.

[3] 閻石.數字電子技術基礎[M].北京:高等教育出版社，2006.